47) Гипотеза Ампера. Магнитные моменты электронов и атомов. Намагниченность. Напряженность магнитного поля.

движение электронов в атомах и молекулах приводит к возникновению (существованию) элементарных токов, которые называют микротоками. Для объяснения намагничения тел Ампер предположил, что в молекулах вещества циркулируют круговые токи (молекулярные токи). Каждый такой ток обладает магнитным моментом и создает в окружающем пространстве магнитное поле. В отсутствие внешнего поля молекулярные токи ориентированы беспорядочным образом, вследствие чего обусловленное ими результирующее поле равно нулю. В силу хаотической ориентации магнитных моментов отдельных молекул суммарный магнитный момент тела также равен нулю. Под действием поля магнитные моменты молекул приобретают преимущественную ориентацию в одном направлении, вследствие чего магнетик намагничивается – его суммарный магнитный момент становится отличным от нуля. Магнитные поля отдельных молекулярных токов в этом случае уже не компенсируют друг друга и возникает поле В’

Все вещества, помещенные в магнитное поле намагничиваются. Согласно гипотезе ампера, в любом теле существуют микроскопические токи, обусловленные движением атомов и молекул. Будем считать, что электроны в атоме движутся по круговой орбите. Такое движение электронов можно уподобить круговому току. Такой круговой ток будет обладать магнитным моментом Pm(в)=ISn(в); I=eν; ν – частота вращаюгося по

орбите электрона; Pm=eνS; Момент импульса: Le=mvr=

=m2πνr*r=2mνS; ν=Le/ 2mS; Pm= - e S Le / 2mS= - e Le / 2m;

g= - e/2m – гиромагнитное отношение.

Если имеется контур с током, то по определению магнитного момента . В атоме электроны движутся вокруг ядра. Через площадку, расположенную в любом месте на пути электрона, переносится в единицу времени заряд , где – заряд электрона, а – число оборотов в секунду.

	Следовательно, движущейся по орбите электрон (используем боровскую модель атома) образует круговой ток силы (рис. 24.1). Магнитный момент создаваемого электроном тока равен , где – радиус орбиты. Свяжем со скоростью электрона ( -период вращения электрона), получим отсюда ,

подставляя в выражение для , получим: ,

кроме орбитального магнитного момента, электрон обладает собственным (спиновым) магнитным моментом. Магнитный момент атома равен векторной сумме этих магнитных моментов.

48) Магнитное поле в веществе. Классификация магнетиков. Элементы теории ферромагнетизма.

Разнообразие типов магнетиков обусловлено различиями магнитных свойств микрочастиц, образующих вещество, а также характера взаимодействия между ними. Магнетики в зависимости от знака и величины магнитной восприимчивости подразделяются на 3 группы:

-диамагнетики

( )

Представители: , , , почти все газы: , , и т.д.

-парамагнетики

Представители: , , , …, из газов ;

-ферромагнетики

Представители: , , …, некоторые сплавы, например, пермаллой и др.

В отличие от диамагнетизма и парамагнетизма, которые являются свойствами отдельных атомов или молекул вещества, ферромагнитные свойства вещества объясняются особенностями его кристаллической структуры. Атомы железа, если взять их, например, в парообразном состоянии, сами по себе диамагнитны или лишь слабо парамагнитны. Ферромагнетизм есть свойство железа в твердом состоянии, т, е. свойство кристаллов железа. Ферромагнитные вещества отличаются от парамагнитных не только весьма большим значением магнитной проницаемости m и ее зависимостью от напряженности поля, но и весьма своеобразной связью между намагниченностью и напряженностью намагничивающего поля. Эта особенность находит свое выражение в явлении гистерезиса со всеми его следствиями: наличием остаточной намагниченности и коэрцитивной силы. изучение процессов намагничивания и размагничивания железа и других ферромагнитных веществ показало, что ферромагнитные свойства вещества определяются не магнитными свойствами отдельных атомов или молекул, которые сами по себе парамагнитны, а намагничиванием целых областей, называемых доменами,— небольших участков вещества, содержащих очень большое число атомов. Взаимодействие магнитных моментов отдельных атомов ферромагнетика приводит к созданию чрезвычайно сильных внутренних магнитных полей, действующих в пределах каждой такой области и выстраивающих в пределах этой области все атомные магнитики параллельно друг другу, как показано на рис. 287. Таким образом, даже в отсутствие внешнего поля ферромагнитное вещество состоит из ряда отдельных областей, каждая из которых самопроизвольно намагничена до насыщения. Но направление намагниченности для разных областей различно, так что вследствие хаотичности распределения этих областей тело в целом оказывается в отсутствие внешнего поля ненамагниченным. Под влиянием внешнего поля происходит перестройка и перегруппировка таких областей самопроизвольного намагничивания, в результате которой получают преимущество те области, намагниченность которых параллельна внешнему полю, и вещество в целом оказывается намагниченным.